题目：跟踪地面活动目标的小型无人机飞行控制研究

利用小型无人机贴近跟踪探测地面目标可以极大提升战场信息获取能力，是对地面可移动目标实施精确打击的关键，也是信息化战争的迫切需求，具有广阔的应用前景。本文以某远距滑翔、贴近探测小型特种无人机为研究对象，对其跟踪地面目标时的飞行控制问题进行了研究。该小型无人机安装了前视和侧视两组单自由度光电探测器，由前视探测器搜索目标，发现目标后变轨到绕目标盘旋飞行，利用侧视探测器来进行目标跟踪，飞机的航向作为侧视探测器的方位自由度，因此对无人机航向控制精度和超调量均提出了较高要求。此外，由于小型无人机速度较低，风将成为一个大扰动源，对飞行控制品质影响严重。因此，不同于一般的飞行控制，本文要解决的是一个大扰动条件下的高精度飞行控制问题，是保证小型无人机成功完成任务的关键。本文首先对该无人机执行任务时的投放滑翔段、程序转弯段和盘旋跟踪段进行了控制律设计并进行了仿真验证。结果表明本文设计控制律简单可行，在有风的环境下也能实现较高的控制精度。其次根据该无人机的气动参数，利用六自由度非线性运动模型对盘旋跟踪过程进行了仿真。结果表明在风速与飞行速度量级接近的条件下，使用本文设计的盘旋跟踪段的飞行控制律能够控制无人机绕目标点以固定半径盘旋飞行，轨迹误差较小，方位失协角较小，能够实现对地面目标的持续可靠跟踪。最后，本文设计了实际飞行控制系统的硬件方案，完成了飞行控制系统的软件实现和系统地面联调。